O engenheiro de inspeção de uma equipe de manutenção de bombas hidráulicas de esgotamento das galerias de uma usina hidrelétrica verificou, em sua inspeção de rotina, que uma bucha especial de uma dessas bombas de grande potência, fabricada em aço-carbono, apresentava falhas, exigindo a paralisação do equipamento para a realização da substituição. Com o objetivo de identificar a causa do problema, a bucha foi encaminhada para o laboratório, onde foi possível identificar que a causa do problema tinha origem no material empregado na fabricação da peça. O laudo do laboratório determinou que todas as buchas iguais e do mesmo lote de fornecimento existentes no almoxarifado deveriam ser submetidas a um tratamento térmico, de forma a melhorar as propriedades mecânicas exigidas para o trabalho a que as buchas estavam submetidas nessas bombas. Indique o tratamento térmico adequado para as buchas e apresente as justificativas e as possíveis falhas que exigiram a realização do tratamento térmico.
Passo 1
Beleza, aqui o enunciado diz que temos uma bucha de aço-carbono que falhou em serviço e, pra não dar ruim nas outras peças do lote, o laboratório recomenda fazer um tratamento térmico pra melhorar as propriedades mecânicas. Então o conteúdo é Tratamento Térmico de Aços-Carbono e a gente vai precisar entender o diagrama de fases Fe-C, o que é têmpera e revenido e como eles afetam dureza, tenacidade e resistência ao desgaste.
Passo 2
Antes de tudo, é bom sacar o básico do diagrama Fe-C:
- Abaixo de certa temperatura (
≈ 727 °C) o aço tem ferrita e perlita. - Se aquecermos acima de
(que depende do teor de carbono, por exemplo em 0,4 % C é por volta de 800 °C) formamos austenita. - Quando resfriamos rápido a partir da austenita, ela se transforma em martensita, uma fase bem dura e frágil.
- O revenido é um segundo aquecimento controlado (entre 150 °C e 650 °C) pra tirar um pouco dessa fragilidade e ajustar tenacidade sem perder toda a dureza.
Passo 3
Então, o tratamento adequado é:
- Têmpera: aquecer a bucha a aprox. 800–850 °C (acima de
), manter tempo suficiente pra toda a seção virar austenita, e logo em seguida resfriar rápido (óleo ou água devidamente controlados) pra formar martensita. - Revenido: aquecer a martensita resultante a uns 500 °C (depende do equilíbrio dureza–tenacidade que você quer), manter por 1 hora, e depois resfriar ao ar.
Passo 4
Por que essa dupla (têmpera + revenido)?
- A martensita dá muita dureza e resistência ao desgaste (importante pra bucha que sofre atrito e carga).
- O revenido relaxa tensões internas e aumenta a tenacidade, evitando que a peça fique muito quebradiça e rache em serviço.
- No fim, temos um aço com boa resistência mecânica, desgaste controlado e sem fragilidade excessiva.
Passo 5
Quais falhas podem ter levado ao tratamento?
- Estrutura perlítica ou muito grosseira deu baixa dureza e desgaste rápido.
- Tensões residuais geradas na usinagem ou soldagem podem causar trincas.
- Inclusões e porosidades sofrem fadiga de contato e iniciam rachaduras.
- Decarburização superficial enfraquece a camada de trabalho, aumentando o atrito e o calor local.
Resposta
O tratamento térmico indicado é têmpera (aquecimento acima de
e resfriamento rápido para formar martensita) seguido de revenido (aquecimento moderado para ajustar tenacidade). Isso vai aumentar a dureza e a resistência ao desgaste, ao mesmo tempo em que alivia tensões e reduz a fragilidade da bucha.